Ηλεκτρομηχανικό έντομο ή ταλαντωτής: 9 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Εισαγωγή

Παρακολουθώ την ανάπτυξη της ρομποτικής για περίπου 10 χρόνια και το ιστορικό μου είναι η Βιολογία και η Βιντεοσκόπηση. Αυτά τα ενδιαφέροντα έχουν περιστρέψει το βασικό μου πάθος, την εντομολογία (η μελέτη των εντόμων). Τα έντομα αποτελούν μεγάλη υπόθεση σε πολλές βιομηχανίες και έχουν αποτελέσει πηγή μεγάλης έμπνευσης. Ευτυχώς, η βιολογία και τα έντομα αποκτούν επιρροή στη ρομποτική μέσω της βιομιμητικής και της συνθετικής βιολογίας. Είμαι ιδιαίτερα ενθουσιασμένος από την πρόοδο των εντομοτόπτων. Η CIA δημιούργησε ένα ιπτάμενο insectothopter ήδη από τη δεκαετία του 1970 και τα έντομα θα συνεχίσουν να παίζουν μεγάλο ρόλο επηρεάζοντας τον τρόπο επίλυσης των προβλημάτων στη ρομποτική. Θέλω να μοιραστώ μια καλλιτεχνική μέθοδο κατασκευής της δικής σας ηλεκτρομηχανικής γλυπτικής εντόμων.

Ένα σκάφος που έχει επικεντρωθεί σε μεγάλο βαθμό στις ιδιότητες των εντόμων είναι η τέχνη του δέσμευσης μυγών. Το Fly Tying είναι μια μέθοδος δημιουργίας δέλεαρ για ψάρεμα με μύγες. Αυτό το σκάφος χρησιμοποιεί μια ποικιλία παλετών υλικών και εργαλείων και απαιτεί προσεκτική προσοχή στη λεπτομέρεια, ενώ βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στη σωστή τεχνική για να ολοκληρώσει όμορφα σχέδια.

Δεν έχω ενθουσιαστεί πολύ με την τρισδιάστατη εκτύπωση ή τους μικροελεγκτές. Κάνω προσπάθειες για την παραγωγή ηλεκτρομηχανικών πλασμάτων που δεν χρησιμοποιούν καμία από αυτές τις τεχνολογίες. Φαίνεται ότι ανεξάρτητα από τον αισθητήρα ή τη μηχανική έκφραση που θέλετε να εξερευνήσετε, όλα πρέπει να τροφοδοτηθούν μέσω ενός μικροελεγκτή. Ας το πάρουμε λίγο πίσω και να κάνουμε τον εγκέφαλό μας, έναν ταλαντωτή!

Αυτό λοιπόν που σας προτείνω είναι ότι χρησιμοποιούμε εργαλεία, υλικά και τεχνική για δέσιμο μύγας ως θεμέλιο για τη δημιουργία ενός όμορφου, ελαφρού, μοναδικού, ηλεκτρομηχανικού εντόμου. Αυτό το κινητικό γλυπτό που μοιάζει με ΔΟΚΟ θα ελπίζει να εμπνεύσει τους φίλους και την οικογένειά σας να εκτιμήσουν τα έντομα και τη δεξιοτεχνία.

Βήμα 1: Σχεδιάζοντας τον ταλαντωτή σας

Υπάρχουν πολλά κυκλώματα ταλαντωτών για να διαλέξετε από το διαδίκτυο. Αφού κοίταξα μια ποικιλία, ένιωσα ότι ο ευκολότερος και πιο «οργανικός» ήταν ο Astable Multivibrator. Αυτό το κύκλωμα μπορεί να δημιουργηθεί με συμμετρικές αντιστάσεις ή ασύμμετρες, με αποτέλεσμα ελαφρώς διαφορετικά πλάτη παλμών, ανάλογα με το από ποια "πλευρά" του κυκλώματος παίρνετε την έξοδό σας.

Τα εξαρτήματα για αυτό το κύκλωμα που επέλεξα είναι:

Ποσότητα: Στοιχείο:

x1 2N4403 pnp τρανζίστορ

x1 2N3905 pnp τρανζίστορ (καθρέφτης pin out)

αντιστάσεις x2 330 Ω

x2 22k Ω αντιστάσεις

x2 4,7 μF πυκνωτές 16V

x2 Αντιστάσεις που εξαρτώνται από το φως (LDR) σε εύρος 0 - 30k Ω

x1 2N4920 pnp τρανζίστορ (λαβές 1 amp)

x1 8+ Ω Πηνίο ηχείου

x1 Μικρός μη μαγνητικός, μη κλειστός διακόπτης καλαμιού

Θέλω χαμηλό χρόνο RC και μικρούς πυκνωτές, οπότε επέλεξα αντιστάσεις 22k Ω με διπολικούς πυκνωτές 4,7 μF 16V. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα περίπου 2 - 5 Hz συχνότητα ταλάντωσης.

Θέλω επίσης το κύκλωμα να επηρεάζεται από το περιβάλλον, οπότε έβαλα αντιστάσεις εξαρτώμενες από το φως (LDR) σε σειρά με τις αντιστάσεις 22k. Ο διακόπτης είναι ένας μικρός διακόπτης καλαμιών που έχει τραβηχτεί από ένα κύκλωμα φλας μιας φωτογραφικής μηχανής. Θα χρησιμοποιήσουμε αυτόν τον διακόπτη ως ευαίσθητα μουστάκια στην κοιλιά.

Βήμα 2: Ξεκινήστε τη συγκόλληση

Χρησιμοποιώντας αυτά τα εξαρτήματα, θα χρειαστείτε πολλά εργαλεία για να τα κολλήσετε μαζί. Δεν πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε ένα πάνινο πίνακα.

Πιάστε δύο βίδες, το ένα για να συγκρατεί τα εξαρτήματά σας και το άλλο για να συγκρατεί το κολλητήρι σας.

Επίσης, βεβαιωθείτε ότι έχετε κοπτικό σύρμα, πένσα και ένα μοντέλο του κυκλώματός σας ως σημείο αναφοράς. Έχω πρωτοτυπώσει μια δεύτερη έκδοση του κυκλώματος για να βεβαιωθώ ότι γνωρίζω πάντα ποια μέρη των εξαρτημάτων συνδέονται πού.

Λυγίστε τα καλώδια των δύο τρανζίστορ έτσι ώστε ο συλλέκτης να κάμπτεται προς τα πλάγια και η βάση να κάμπτεται προς τη μέση. Επειδή το 2N4403 και το 2N3905 (απεικονίζονται ως BC557) έχουν διαφορετικές ακίδες, προσέξτε προσεκτικά πού βρίσκονται η βάση και ο συλλέκτης. Δύο από τα ίδια τρανζίστορ pnp θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν, αλλά μου αρέσει η χειρομορφική ποιότητα του καθρέφτη. Άλλωστε αυτό είναι τέχνη.

Λυγίστε τα καλώδια του πυκνωτή σε ορθή γωνία.

Κόψτε τους αγωγούς κοντά στους πυκνωτές και τη βάση τρανζίστορ και τους συλλέκτες.

Τώρα τοποθετήστε το τρανζίστορ στη μέγγενή σας και φέρτε το συγκολλητικό σίδερο προς την συγκόλληση προς το επιθυμητό καλώδιο. Αυτό σας αφήνει και τα δύο χέρια να φέρουν τον πυκνωτή και τη συγκόλληση και να τα συνδέσετε μεταξύ τους.

Επαναλάβετε αυτό το βήμα έτσι ώστε η βάση και οι συλλέκτες κάθε τρανζίστορ να προσαρτηθούν σε κάθε πυκνωτή.

Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι η μέγγενη μπορεί πραγματικά να λειτουργήσει ως θερμοσίφωνας για τα τρανζίστορ και η αρχιτεκτονική της τελικής εργασίας συγκόλλησης καθιστά αυτή τη δομή εκπληκτικά ισχυρή.

Βήμα 3: Συγκολλήστε τις αντιστάσεις

Λυγίστε και κόψτε τα καλώδια των αντιστάσεων όπως φαίνεται παραπάνω.

Τοποθετήστε την αντίσταση 330 Ω στη μέγγενη και κολλήστε τη μονάδα τρανζίστορ του πυκνωτή μας στην αντίσταση. Ακολουθήστε το σχηματικό σχήμα, αυτή η αντίσταση πρέπει να προσαρτηθεί στο σημείο που βρίσκεται ο συλλέκτης του τρανζίστορ.

Επαναλάβετε με τη δεύτερη αντίσταση 330 Ω.

Τοποθετήστε το LDR στη μέγγενη και κολλήστε το αναπτυσσόμενο κύκλωμά μας σε αυτό. Συγκόλληση στη βάση του τρανζίστορ.

Επαναλάβετε με το δεύτερο LDR.

Κόψτε τα μακριά καλώδια του LDR προς το κέντρο.

Συγκολλήστε τις αντιστάσεις 22k Ω στους αγωγούς LDR έτσι ώστε οι αντιστάσεις να είναι σε σειρά.

Κάθε μία από τις τέσσερις αντιστάσεις πρέπει να έχει ανοιχτούς αγωγούς που δείχνουν στο κέντρο του κυκλώματός μας (όπως φαίνεται στην εικόνα).

Λυγίστε τα καλώδια αυτών των αντιστάσεων προς τους γείτονές τους, κόψτε τα κοντά και κολλήστε τα όλα μαζί. Αυτή η δέσμη αντιστάσεων είναι τώρα μέρος της σιδηροτροχιάς μας.

Βήμα 4: Σύρματα συγκολλήσεων και το Power PNP

Αυτή η μονάδα πυκνωτών, τρανζίστορ και αντιστάσεων είναι ο ασταθής ταλαντωτής μας. Είναι ουσιαστικά ο εγκέφαλός μας για το έντομο. Τα LDR λειτουργούν ως μάτια και τροποποιούν ελαφρώς τη συχνότητα και το πλάτος του ταλαντωτή μας. Αυτό το κύκλωμα από μόνο του δεν μπορεί να τροφοδοτήσει το πηνίο ηχείων, οπότε θα το συνδέσουμε στο Q3, το τρανζίστορ ισχύος μας (BD140 ή 2N4920).

Συγκολλήστε το καλώδιο θετικής ράγας στον πομπό του Q1.

Συγκολλήστε το καλώδιο της ράγας γείωσης στη δέσμη αντιστάσεων.

Συγκολλήστε ένα τρίτο καλώδιο στον πομπό του Q2 (απεικονίζεται ως πορτοκαλί).

Συγκολλήστε αυτό το τρίτο καλώδιο στη βάση του Q3, του τρανζίστορ ισχύος pnp (2N4920).

Απογυμνώστε το καλώδιο της θετικής ράγας περίπου 1 1/2 ίντσες προς τα κάτω και κολλήστε τον στον πομπό του Q3.

Σε αυτό το σημείο, μου αρέσει να κάνω ένα διάλειμμα από τη συγκόλληση και να εφαρμόζω ένα φιλελεύθερο παλτό με διάφανο βερνίκι νυχιών στο κύκλωμα. Αυτό θα βοηθήσει στην αποφυγή βραχυκυκλωμάτων εάν το κύκλωμα είναι λυγισμένο ή στριμωγμένο και θα του δώσει κάποια προστασία από τις καιρικές συνθήκες. Μη διστάσετε να εφαρμόσετε πολλές στρώσεις.

Ελέγξτε για να βεβαιωθείτε ότι δεν έχετε βραχυκυκλώσει το κύκλωμα πουθενά. Δοκιμάστε το κύκλωμα για να βεβαιωθείτε ότι εξακολουθεί να λειτουργεί τροφοδοτώντας το κόκκινο σύρμα με +9V, γειώνοντας το μαύρο ή καφέ σύρμα και περνώντας στον συλλέκτη του Q3. Χρησιμοποιώ μια μικροσκοπική λάμπα 5V ή ανταλλακτικό ηχείο. Επειδή το Q3 μπορεί να χειριστεί μόνο περίπου 1 amp, μην υπερθερμαίνετε αυτό το τρανζίστορ με υπερβολική ισχύ και πολύ μικρή αντίσταση. Κάντε τους υπολογισμούς σας (I = V/R) υποθέτοντας συνεχές ρεύμα. Θεωρητικά, το μέσο ρεύμα είναι το ήμισυ του ρεύματος DC στην τάση της σιδηροτροχιάς λόγω του παλμού, αλλά αυτό θα μας βοηθήσει να αφήσουμε χώρο για λάθη.

Βήμα 5: Κόψτε το πηνίο φωνής και το συγκολλητικό

Πάρτε ένα μικρό φθηνό ηχείο με λειτουργικό πηνίο φωνής και κόψτε το. Ξεκινήστε κόβοντας γύρω από την άκρη του κώνου του ηχείου και βεβαιωθείτε ότι δεν κόβετε τους συνδετήρες καλωδίων από κάτω.

Κουμπώστε ή ξεκολλήστε τους συνδετήρες καλωδίων από κασσίτερο από τις γλωττίδες του καλαθιού.

Κόψτε την ανάρτηση πλέγματος ακριβώς πάνω από τον μόνιμο μαγνήτη.

Αφαιρέστε το πηνίο φωνής και κόψτε την περίσσεια χαρτιού και πλέγματος. Βεβαιωθείτε ότι έχετε αφήσει τους συνδετήρες από σύρμα όσο το δυνατόν περισσότερο.

Κολλήστε τις άκρες των συνδετήρων σύρματος και κολλήστε ένα στον συλλέκτη του Q3.

Συγκολλήστε το άλλο βύσμα σε καλώδιο προέκτασης.

Απογυμνώστε το κέντρο αυτού του νέου σύρματος και κολλήστε το στη ράγα γείωσης.

Βήμα 6: Σχεδιάστε τα φτερά

Εκτύπωσα μοτίβα με φτερά από στρογγυλή μύτη πάνω στη διαφάνεια.

Μπορείτε επίσης να σχεδιάσετε τα φτερά χρησιμοποιώντας στυλό και αιχμηρά σε οξικό.

Διασκεδάστε χρωματίζοντας τα φτερά και κάνοντάς τα μοναδικά και ενδιαφέροντα.

Τοποθετήστε το φύλλο οξικού σας σε ένα παλιό περιοδικό και πιέστε στις φλέβες με ένα σουβλί. Εναλλαγή εμπρός και πίσω για να δημιουργήσετε κοίλες και κυρτές πτυχώσεις στο οξεικό. Αυτό όχι μόνο προσθέτει στην ψευδαίσθηση των πραγματικών φτερών εντόμων, αλλά στην πραγματικότητα ενισχύει και τα φτερά.

Κόψτε τα φτερά, αλλά αφήστε τα ως ζευγάρι! Αφήστε λίγο επιπλέον υλικό στο κέντρο, έτσι ώστε το voicecoil μας να έχει περισσότερο υλικό για να σπρώξει.

Βήμα 7: Δέστε τα φτερά στο μονόινο

Για να αρχίσετε να δένετε, θα χρειαστείτε περίπου 35 κιλά μονόινα, η μέγγενή μας από παλαιότερα, ψαλίδι, φτερά, νήμα και μασούρι που δένει μύγα. *Προτεινόμενη διόρθωση: Χρησιμοποιήστε βαρύτερο μονόινο ή λεπτό σύρμα για αυτά τα στηρίγματα φτερών. Το μοντέλο που απεικονίζεται και κατασκευάζεται χάνει τη μηχανική του απόδοση όταν το μονόκλωνο σκύβει προς τα έξω κατά τη διάρκεια της διαδρομής κάτω.

Κόψτε δύο κομμάτια, μήκους πέντε ίντσες και τοποθετήστε ένα κομμάτι στη μέγγενη. Δέστε χαλαρά τα φτερά στο μονόινο σε σχήμα οκτώ.

Επαναλάβετε με ένα δεύτερο κομμάτι μονόινου και το άλλο φτερό.

Πρόσθεσα λίγη κόλλα στους κόμπους σε κάθε κομμάτι για μεγαλύτερη ασφάλεια. Βεβαιωθείτε ότι η κόλλα δεν εμποδίζει την ικανότητα πτερυγισμού των φτερών. Αυτό υποτίθεται ότι λειτουργεί σαν μεντεσέ και το μονόκλωστο είναι το στήριγμα μας.

Βήμα 8: Χτίστε το θώρακα και το κεφάλι

Όλα συνδυάζονται ταυτόχρονα κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης.

Πάρτε ένα κομμάτι τριών ιντσών από μονόινο ή σκληρό σωλήνα 100 κιλών και δέστε το νήμα στο μήκος του.

Πάρτε κομμάτια λουλουδιών σύρματος τριών, επτά ιντσών και δέστε το καθένα στο κέντρο κατά μήκος της δομής του σώματός μας. Αυτά θα είναι τα πόδια μας.

Δέστε τα πίσω κομμάτια μικρότερου μονόινου από τη μονάδα πτέρυγας ακριβώς πίσω από τα πίσω πόδια, αφήνοντας χώρο για να προσαρμόσετε ξανά το μήκος τους αργότερα.

Βρείτε έναν μαγνητικό πείρο όπως αυτός που απεικονίζεται. Αυτό θα κρατήσει τον μόνιμο μαγνήτη νεοδυμίου στη θέση του.

Δέστε το κύκλωμα που χτίσαμε στα πόδια / σώμα.

Συνδέστε το μαγνητικό πείρο στο σώμα πίσω από το κεφάλι αλλά μπροστά από το τρίτο τρίμηνο.

Δέστε δύο μικρά φτερά στο σώμα ακριβώς πίσω από το κεφάλι, ώστε να βγαίνουν προς τα εμπρός σαν κεραίες (αυτό είναι καθαρά αισθητικό).

Φέρτε τα μπροστινά κομμάτια μικρότερου μονόνημα από τη μονάδα πτέρυγας προς τα εμπρός και συνδέστε τα στο σώμα κοντά στο κεφάλι. Τραβήξτε κάθε κομμάτι για να βεβαιωθείτε ότι τα φτερά είναι κεντραρισμένα και ανεβαίνουν πάνω από το μαγνήτη.

Κόψτε τον χάρτινο σωλήνα του πηνίου φωνής προς το κέντρο, ώστε να μπορέσουμε να γλιστρήσουμε το οξικό των φτερών στο εσωτερικό του. Όλη αυτή η δομή πρέπει να αιωρείται πάνω από τον πείρο όπου θα πηγαίνει ο μαγνήτης μας, οπότε όταν το ρεύμα σπεύσει μέσα στο πηνίο, η μαγνητική δύναμη τραβά τα φτερά προς τα κάτω και οι άκρες των φτερών αναπηδούν προς τα πάνω.

Βήμα 9: Φτιάξτε τον κοιλιακό

Δέστε τον διακόπτη καλαμιών στο πίσω άκρο του σώματος. Αυτό θα είναι το άκρο της κοιλιάς, όπου θα είναι τα ευαίσθητα μουστάκια μας. Συγκολλήστε τη ράγα εδάφους μας στο ένα πόδι του διακόπτη καλαμιού.

Συγκολλήστε ένα δεύτερο μικρό κομμάτι σύρματος στο άλλο σκέλος του διακόπτη καλαμιών.

Στρέψτε το θετικό καλώδιο ράγας για να δημιουργήσετε μια μεγάλη επιφάνεια για την μπαταρία.

Περιστρέψτε το νέο μικρό κομμάτι καλωδίου που είναι συνδεδεμένο στον διακόπτη για να αγγίξετε την αρνητική πλευρά ή την τάση 0V της μπαταρίας.

Συνδέστε μια μικρή μπαταρία 12V στην κοιλιά και ασφαλίστε τα καλώδια της μπαταρίας για να έχετε μια σταθερή σύνδεση. Έπρεπε να προσθέσω μερικά κομμάτια βαρύ μονόινο στην κοιλιά για να αποτρέψω την ανατροπή της μπαταρίας στην αντίθετη πλευρά της κοιλιάς καθώς την έδεσα.

Δοκιμάστε το! Τα φτερά κινούνται προς τον μαγνήτη; Βεβαιωθείτε ότι η πολικότητα του μαγνήτη είναι σωστή ακολουθώντας τον κανόνα του ηλεκτρομαγνητικού ρεύματος στη δεξιά πλευρά και χρησιμοποιώντας μια αναλογική πυξίδα για να καθορίσετε την πολικότητα του μόνιμου μαγνήτη σας. Εάν δημιουργήσατε το κύκλωμα όπως σας περιέγραψα, το ρεύμα ρέει έξω από τον συλλέκτη του Q3, μέσω του πηνίου και προς τη ράγα γείωσης ή την πλευρά 0V της μπαταρίας.

Για να το τελειώσετε, λυγίστε τα λουλούδια από λουλούδια από σύρμα για να φαίνονται όσο σφάλμα θέλετε! Δοκιμάστε μια μικρή κόλλα όπου τα πόδια συναντούν το σώμα αν είναι πολύ εύθραυστα. Απολαμβάνω!

Παρακαλώ ενημερώστε με αν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις. Αυτό είναι σίγουρα ένα επίμονο έργο. Ένα μικρό λαστιχάκι ανάμεσα στα καλώδια της μπαταρίας μπορεί να τα κρατήσει στη θέση τους.

Καλή τύχη!

Πρώτο Βραβείο στον Διαγωνισμό Τεχνολογίας